书城科普读物自然的奥秘
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第6章 海洋的奥秘(2)

“烟囱”底部有黑色细粒沉淀物,其中含有闪锌矿、硫磺铁矿、黄铁矿及铅锌矿和硫等。

科学家们在太平洋、印度洋、大西洋的中脊和红海等地相继发现了许多正在活动的和已经死亡的海底“烟囱”。

海底温泉为什么出现在大洋中脊呢?原来,洋中脊是多火山多地震区,岩石破碎强烈,海水能通过破碎带向下渗透,渗入的冷海水受热后,以高温泉水的形式从海底泄出。

在冷海水不断渗入、热海水不断排出的循环过程中,洋底玄武岩中铁、锰、铜、锌等元素溶于热海水中,成为富含金属元素的热液而喷涌出来。

海底温泉的发现与研究,打破了人们对深海大洋的传统看法,在认识海洋、开发海洋方面提出了一系列新的问题。在地质学方面,海底温泉是人们能够看到的海水在洋壳里不断循环的现象。

海岛沉浮之谜

沉浮岛的传说

相传1831年7月10日,一艘意大利货船途经突尼斯海峡时,船员们突然看见前方海面上喷出一股巨大的水柱,水柱高约20米,柱体方圆近700米。随着水柱的喷射,海面发出隆隆的涛声。不一会儿,水柱稍停,该处升起一团弥漫的蒸汽,直升到近600米的高空。

船员们以为遇上了魔鬼,一个个惊慌失措,驾着船逃离了这片海域。8天后,返航的船员们心惊胆战地又经过这里时,竟然发现原先冒水柱的地方出现了一个小岛,正呼呼地冒着白烟呢!小岛周围的海面上漂浮着许多红褐色的浮石,还有大片大片的死鱼。又过了10多天,小岛长大了,高度从4米长到60多米,周长扩展到4.8千米。然而,令人惊奇的是:三个月后,这个岛又神秘地消失了。

据记载,从该岛第一次被人们发现到1950年,这120年间,它几度沉浮,因此,人们称它为沉浮岛。

今天,我们已经知道,这种海岛的产生是海底火山活动的结果。沉浮岛在地球上还有很多。

陆地的沉浮现象

在漫长的地质史中,海洋变为陆地,陆地变为海洋,洼地隆起成山,山脉夷为平地,是屡见不鲜的。

荷兰的海滨,从公元8世纪以来,一直以每年约2毫米的速度下沉着。现在荷兰的大部分地区已经低于海平面,若不是有坚固的堤坝来阻挡海水的入侵,这些低地早已沉入海底而不存在了。

喜马拉雅山脉是世界上年轻而又高大的山脉。中国科学工作者在喜马拉雅山地区考察发现,这里有三叶虫、腕足类、舌羊齿等生活在浅海中的动植物化石。说明早在3000多万年以前,这地方还是一片浩瀚的海洋。以后,由于地壳的运动,才隆起成为陆地。

当喜马拉雅山刚刚露出海面来到世间的时候,只不过是个普通的山岭。近几百万年以来,它却以每一万年几十米的速度迅速升高,终于超过了其他名山古岳,获得了“世界屋脊”的光荣称号。但它并不满足,仍以每年约18毫米的速度继续升高着。

沉浮是地壳运动的结果

地壳运动是由于地球内部原因引起的组成地球物质的机械运动。它可以引起岩石圈的演变,促使大陆、洋底的增生和消亡,并形成海沟和山脉,同时还导致发生地震、火山爆发等。

在地球的内力和外力作用下地壳经常处于运动状态。地球表面上存在着各种地壳运动的遗迹,如断层、褶皱、高山、盆地、火山、岛弧、洋脊、海沟等。同时,地壳还在不断的运动中,如大陆漂移、地面上升和沉降以及地震都是这种运动的反映。地壳运动与地球内部物质的运动紧密相联,它们可以导致地球重力场和地磁场的改变,因而研究地壳运动将可提供地球内部组成、结构、状态以及演化历史的种种信息。测量地壳运动的形变速率,对于估计工程建筑的稳定性、探讨地震预测等都是很重要的手段,对于反演地应力场也是一个重要依据。

我国古代的学者朱熹在《朱子语类》中写到:“尝见高山有螺蚌壳,或生石中,此石乃旧日之土,螺蚌即水中之物,下者变而为高,柔者却变而为刚。”

不管是喜马拉雅山的崛起,或者是海岛的沉浮,都说明沧海会变成桑田,桑田也会变成沧海的客观规律。沧桑之变的原因,主要是由于地壳不停地运动的结果。由于地壳的运动,使某些地区的陆地沉降或者抬升,引起周围海面的变化;由于地壳的运动,使某些地区的海面上升或者后退,引起陆地的沉浮。

时间老人告诉我们,地壳运动是缓慢的,地质历史是漫长的。沧桑之变,从地球诞生以来,从来没有停止过,今天依然存在着,将来也一定不会终止。

洋流——暗流涌动的海洋内部

洋流的力量

犹如人体一样,地球也有它自己的循环系统,那就是深海洋流。虽然它默默无闻,但它的存在对于生物却有着十分重要的意义。

为什么有些地方冰天雪地,而有些地方烈日炎炎?鱼儿为什么在一个水域生存,却又会不远千里,不辞辛苦地游到另一个水域产卵?纬度那么高的挪威为什么会有不冻港?英国为什么没有成为冰封千里的不毛之地?设备完全相同的两艘巨轮,唯一不同的是航线,他们同时在同一地点出发,但到达同一个目的地的时间怎么会相差那么多?这多半都是洋流的功劳!

洋流的流动规律

洋流流动的方向和风向一致,在北半球向右偏,南半球向左偏。在热带、副热带地区,北半球的洋流基本上是围绕副热带高气压作顺时针方向流动,在南半球呈逆时针方向流动。在热带由于信风把表层海水向西吹,形成了赤道洋流。东西方向流动的洋流遇到大陆,便向南北分流,向高纬度流去的洋流为暖流,向低纬度流去的洋流为寒流。

寒流与暖流

洋流可以分为暖流和寒流。若洋流的水温比到达海区的水温高,则称为暖流;若洋流的水温比到达海区的水温低,则称为寒流。一般由低纬度流向高纬度的洋流为暖流,由高纬度流向低纬度的洋流为寒流。海轮顺洋流航行可以节约燃料,加快速度。暖寒流相遇,往往形成海雾,对海上航行不利。此外,洋流从北极地区携带冰山南下,给海上航运造成较大威胁。

洋流对气候的调节

洋流是地球表面热环境的主要调节者。寒流会使陆地气候更加干燥少雨,形成沙漠;暖流在与周围环境进行交换时会失热降温,洋面和它上空的大气得热增湿。俄罗斯的摩尔曼斯克是北冰洋沿岸的重要海港,那里因受北大西洋暖流的恩泽,港湾终年不冻,成为俄罗斯北方舰队和渔业、海运基地。洋流调节了南北气温差别,在沿海地带等温线往往与海岸线平行就是这个缘故。

一般说,有暖洋流经过的沿岸,气候比同纬度各地温暖;有冷洋流经过的沿岸,气候比同纬度各地寒冷。洋流就是这样平衡全球热量从而调节气候的。

洋流对渔业的影响

首先洋流很像一条大型运输带,把生物散布到各地。椰子原产于马来半岛的岸边,坠入海中的种子则随海水漂到南太平洋各地。但它最主要的是运输鱼苗,大约有80%的鱼苗是由洋流传送到各地的。

除了主要洋流外,还有次要洋流。阳光充足的海洋,到了晚上,海水转冷,变得较重,逐渐下沉,引起垂直洋流。次表层流是另一种次要洋流。冷海水较重下沉,聚集海底,然后从两极地区流出,在洋底向四方散去。而两极冷水与表层暖水相遇,就会产生大渔场。

世界上不少被称作最优良渔场的海域,往往是因为海水的搅动,把含丰富矿物质的养料带到表层来。海水表层生物死亡后,沉下海底腐烂,在海底集成一层肥料。洋流就会像巨犁一样把这些养料给翻到表层,这时植物就开始大量繁殖,各种鱼类在这儿聚集,接下来就会形成壮观的海洋食物链。

如日本近海的一些优良渔场,由于海面与海底之间较大的温差和特殊的海底地形,会时时发生含丰富营养成分的深层海水涌上海面的所谓“上升流”现象。会产生“上升流”的海域虽不超过地球全部海域的1%,但却养育着世界鱼类资源的一半以上。

海底不生根——会移动的岛屿

旋转岛的故事

在西印度群岛,有一个会旋转的岛屿,它竟然会像地球那样自转,每24小时就能自转一周,而且一直不停。

1964年,一名叫卡得那的船长指挥着一艘“快捷”号的货船经过西印度群岛,忽然,一名船员发现前边有一个特别小的海岛。卡得那船长听到这个消息之后,连忙走到甲板上去观察,发现这个小海岛到处长满了茂密的植物,而且还有不少沼泽。卡得那船长指挥船员绕着海岛转一周,整个过程花了半个小时。

后来,卡得那船长又让舵手把船停在了一个好上岸的地方,自己则带着几个船员登上了小海岛。这个小海岛上没有人烟,也没有什么珍禽异兽,很失望的卡得那船长只好回船上。然而,当他们回到刚才登上小海岛的地方的时候,怪事发生了,有个船员忽然发现这里离刚才停船的地方相差了好几十米。经过查证,舵手也没有动过船一下,他们研究来研究去,终于发现,怪就怪在这个小岛是可以自转的。

后来,更多好奇者来到了这个岛上。经过观察,他们发现这个小小的海岛真的是自己在旋转。那么,这个小海岛为什么会旋转呢?有人猜测,这个小小的海岛实际上是一座浮在海面上的冰山,因为潮水的起落而旋转的。不过,这种说法很难解释它的自转为什么那么有规律,这个问题只好由科学家来回答了。遗憾的是,当科学家们再来寻找这个海岛的时候,这个海岛却突然消失了。看来,这只好被作为一个谜永远地埋藏起来,除非那个小岛能够再度出现。

日本列岛的旋转

除了这个小岛之外,人们还发现,日本列岛也并不安生。科学家们考察后发现,在100万年的时间里日本列岛曾经以朝鲜半岛和北九州之间的一点为轴心,沿着顺时针的方向相对于欧亚大陆旋转了47度。经过精密的计算,日本列岛旋转部分向东端移动了600万米,也就是平均每一年就要移动了60厘米。而就在这同一时间里,日本列岛的东北部分沿着逆时针方向旋转了23度。

进一步的考察发现,原来的日本列岛是紧靠着大陆边缘的,它以前曾经是亚洲大陆的一部分。只不过到了后来,大约在公元前6000万年至3000万年以前的时候,它才被某种巨大的力量推离了亚洲大陆,并且“折弯”成了现在的这种弯弓形状。

这种说法让人感到很惊诧。不过科学家认为,由于印度次大陆板块和欧亚大陆板块的碰撞,造成了世界上最高的喜马拉雅山脉的隆起。日本列岛以及相邻的另外几个形状和方向与日本列岛相同的弓状列岛,也都是在这个巨大的地壳变动中从亚洲大陆上被“撕裂”开来的。

根据这种理论,日本列岛这种美丽的弓形状态似乎无法永远地保持下去。不过,是否真的这样,科学们不敢断言。但不可否认的是,那种巨大而神奇的力量还在推动着这个美丽的列岛慢慢地旋转着。看来,日本岛还要经历几次大变样。

会“旅行”的岛

在加拿大东南的大西洋中,有个叫塞布尔的岛。这个岛十分古怪,会移动位置,而且移得很快,仿佛有脚在走。每当洋面刮大风时,它会像帆船一样被吹离原地,作一段海上“旅行”。该岛东西长40千米,南北宽1.6千米,面积约80平方千米,呈月牙形。由于海风日夜吹送,近200年来,小岛已经向东“旅行”了20千米,平均每年移动100米。

在南半球的南极海域,也有一个会“旅行”的岛,叫布维岛。在不受风浪的影响下,它会自动行走。1793年,法国探险家布维第一个发现此岛,并测定了它的准确位置。谁知,经过100多年,当挪威考察队登上该岛时,这个面积为58平方千米的海岛,位置竟西移了2.5千米,究竟是什么力量促使它“离家”旅行的,至今仍是个谜。

巧夺天工的冰山奇观

神奇的冰山雕塑

在南极附近航行的船员们,时常发现南极洲的一些冰山呈绿色,煞是好看,至于什么原因造成的,一直未被人知晓。美国一位地理学教授称,这是露出水面的淡黄色生物体与蔚蓝的大海交融,在太阳的照射下显示的绿色。相信谁也不愿意错过观赏这独一无二的奇异景观。

探险家们发现,在南极洲接近印度洋之处的大洋里有许多巨型冰雕,像海豚、海狮等多种动物造型。这些动物造型栩栩如生,即使睫毛、爪子也是清晰可辨,高有50多米,矮小的也有20多米,在海面上四处漂浮。

数家国际航运公司的发言人亦证实,从1990年夏天开始,他们收到了不少下属船只的报告,称见到了这些巨型冰雕在南极洲一带的海面出现。

为了调查此事,柏德逊博士曾经访问过356名船员,他们都声称见过这些神秘的冰雕。据他们所说,这些冰雕的造型,包括飞鱼、天鹅、海豚和狮子等,全都雕塑得栩栩如生。不过最奇怪的是,在这些巨型冰雕的上空,还同时出现了彩虹似的光芒,不管是白天或夜晚,都清楚可见。

这些栩栩如生的动物冰雕究竟是谁的杰作,一时令科学家们百思不得其解。瑞典海洋学家查尔·柏德逊说,他的研究船经过南极洲海域时,也曾亲眼目睹一些奇怪的冰山从海面上漂过。“虽然不知道那是谁做出来的,不过我敢肯定,那绝非是人手能雕凿出来的。”

冰雕的成因

1912年4月15日,当时世界上最大的轮船“泰坦尼克”号满载着2400位旅客在从英国南安普敦首航美国纽约途中,在北大西洋水域触冰山沉没,成为世界航海史上最大的一次海难事故。

冰山是南极陆地冰盖或冰川滑动到海边,在重力、波浪、潮汐等作用下,发生断裂后漂浮到海上而形成的。

这些冰山在洋流的推动下开始离开南极向迟到方向移动,在移动的过程中,由于海面空气的逐步变暖,温暖的海风和雨水沐浴着冰山,于是,冰山在“风凿”“水蚀”的作用下形成各种奇形怪状的冰雕。

正如我们在沙漠里看到的“石雕”和“沙雕”一样,风沙正是沙漠艺术品的雕刻家。而大洋里巧夺天工的冰雕,也正是“风凿”和“雨蚀”这两位艺术大师所为。

这些冰雕在海岸线周围漂来漂去许多年之后,连同冰山一起最终消失在大洋之中。

看到这些巧夺天工之作,我们不禁为大自然的魅力所折服,自然之力是那么富有创造性!

大海——生命的摇篮

追述生命起源

现今发现的能用肉眼看见的最古老的古生物化石有叠层石和古线虫。它们最早出现于地质时代的元古宙,距今分别约25~24亿年和10~8亿年。地球上最古老的岩石地层已经有40亿年以上的历史,它们属于地质年代中的太古宙。在距今约38亿年的地层中发现了菌藻类化石。我们从生物进化追溯生命的起源,地球上最原始的生命是菌藻类。